Nya rön komplicerar användningen av stamceller

En hittills okänd funktion som reglerar hur stamceller tillverkar olika typer av celler i olika delar av nervsystemet har upptäckts av forskare vid Linköpings universitet. Resultaten som nu publiceras i PLoS Biology ökar den kunskap som krävs för att stamceller ska kunna användas för att återskapa förstörda nervceller i hjärnan.

Sjukdomar som drabbar det centrala nervsystemet, som psykiska sjukdomar, Alzheimers och Parkinsons, orsakar stort lidande för den drabbade individen. Gemensamt för flera av dessa sjukdomar är att de orsakas av att vissa typer av nervceller i hjärnan bryts ner eller fungerar felaktigt. Ett stort framtida hopp står därmed till användandet av stamceller för att skapa nya friska celler i nervsystemet, så kallad regenerativ medicin. För att metoden ska vara effektiv och säker måste dock kunskapen om stamcellernas beteende öka.

Nu visar Stefan Thor, professor utvecklingsbiologi, och doktoranderna Daniel Karlsson och Magnus Baumgardt med unik precision hur stamceller i bananflugans nervsystem bildar olika typer av nervceller, styrda av signaler i tid och rum. Forskarna publicerar sina fynd i den ansedda vetenskapliga tidskriften PLoS Biology.

Stamcellerna har under embryonalutvecklingen till uppgift att bilda samtliga av kroppens celler. Stamceller finns även i den vuxna kroppen där de ansvarar för att ersätta celler som åldrats eller blivit skadade. Tidigare forskning har visat att stamceller ger upphov till olika slags celler i olika delar av nervsystemet. Detta förlopp regleras delvis av de så kallade Hoxgenerna, som är aktiva i olika delar av kroppen och arbetar för att ge varje del dess unika identitet - ett slags kroppens GPS-system. Men hur vet en stamcell att den befinner sig i en viss region? Hur läser den av kroppens GPS-signaler? Och hur används denna information för att styra bildningen av speciella nervceller

För att angripa dessa viktiga frågor har forskargruppen använt en speciell stamcell i bananflugans nervsystem. Den finns i samtliga nervsystemets delar, men det är bara i thorax, bröstregionen, som den tillverkar en speciell sorts nervceller. För att undersöka varför den sorten inte bildas i magregionen eller i huvudregionen manipulerade de Hox-genernas aktivitet i flugembryot.

Det visade sig att Hox-generna i magregionen stoppar stamcellens delning innan de speciella cellerna hunnit tillverkas. I motsats till detta fann man att de speciella nervcellerna faktiskt tillverkas i huvudregionen, men att Hox-generna där påverkar dem att bli av en annan, okänd, typ. Hox-generna kan alltså utöva sitt inflytande dels på de gener som styr stamcellens delningsbeteende, och dels på de gener som styr vilken typ av nervceller som ska bildas.

Stefan Thor betonar att den nya kunskapen är kritisk för att på sikt kunna utveckla effektiva, och framförallt säkra, regenerativa behandlingsmetoder.

- Stamcellsfältet befinner sig just nu i en väldigt intressant fas, där flera decenniers forskning snart kan börja omsättas i utveckling av kliniska behandlingsmetoder. Våra upptäckter visar att regleringen av nervstamcellernas beteende är betydligt mer komplicerat än man tidigare trott, säger Thor.

Artikel: Segment-Specific Neuronal Subtype Specification by the Integration of Anteroposterior and Temporal Cues av D. Karlsson, M. Baumgardt och S. Thor. PLoS Biology 8:5, 11 maj 2010. http://www.plosbiology.org/article/info:doi/10.1371/journal.pbio.1000368

Kontakt:
Stefan Thor, +46-76-8975885, stefan.thor@liu.se